(57)【要約】  移動基板の完全プラズマ被覆のための動的フェーズドアレイプラズマ源。個々のプラズマ源のアレイを有するプラズマ処理領域を含むガス分配アセンブリを含む基板を処理するための装置及び方法。コントローラが、個々のプラズマ源のアレイと基板支持体とに結合される。コントローラは、少なくとも１つの基板の位置をモニタし、かつ個々のプラズマ源に対する基板の位置に基づいて個々のプラズマ源に電力を供給する又は無効にするように構成される。【選択図】図１０Ａ
2019537218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々のプラズマ源のアレイを有するプラズマ処理領域を含むガス分配アセンブリと、
前記ガス分配アセンブリに隣接する少なくとも１つの基板を支持し移動させる基板支持体と、
前記個々のプラズマ源の前記アレイ及び前記基板支持体に結合されたコントローラであって、前記少なくとも１つの基板の位置をモニタし、かつ前記個々のプラズマ源に電力を供給する又は当該電力を無効にするように構成されたコントローラと
を備える処理チャンバ。
【請求項２】
前記コントローラは、前記基板が前記プラズマ処理領域に完全に入った後に、前記基板の上の前記個々のプラズマ源に電力を供給するように構成される、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項３】
前記コントローラが、経路に沿って前記プラズマ処理領域を通って前記基板を移動させるように構成される、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項４】
前記コントローラが、前記経路に沿って前記基板の前方の前記個々のプラズマ源に電力を供給し、かつ前記基板が前記経路に沿って移動する際に、前記基板の後ろの個々のプラズマ源への電力を無効にするように構成される、請求項３に記載の処理チャンバ。
【請求項５】
前記コントローラは、前記基板が前記プラズマ処理領域を出る前に、前記基板の上の任意の個々のプラズマ源への電力を無効にするように構成される、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項６】
前記チャンバが円形であり、前記基板が弓形経路で移動する、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項７】
前記プラズマ処理領域が、前記ガス分配アセンブリの半分以上を含む、請求項６に記載の処理チャンバ。
【請求項８】
前記ガス分配アセンブリが、熱処理領域を更に含む、請求項６に記載の処理チャンバ。
【請求項９】
前記ガス分配アセンブリが、前記熱処理領域と前記プラズマ処理領域との間にガスカーテンを更に含む、請求項８に記載の処理チャンバ。
【請求項１０】
前記チャンバが線形である、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項１１】
前記基板支持体が、第１の端部で前記処理チャンバに入り、第２の端部を通って移動し、かつ当該第２の端部を通って前記処理チャンバを出る、請求項１０に記載の処理チャンバ。
【請求項１２】
前記基板支持体が、前記第１の端部から前記第２の端部まで移動しながら振動する、請求項１１に記載の処理チャンバ。
【請求項１３】
前記基板が、前記処理チャンバを通って前後に移動し、前記チャンバの同じ端部を出入りする、請求項１０に記載の処理チャンバ。
【請求項１４】
前記個々のプラズマ源の各々が、独立して約１ｃｍから約５ｃｍの範囲の幅を有する、請求項１に記載の処理チャンバ。
【請求項１５】
前記個々のプラズマ源の各々に、ＲＦ又はマイクロ波電力が供給される、請求項１に記載の処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、薄膜を堆積するための装置に関する。特に、本開示は、動的フェーズドアレイプラズマ源（動的な段階的配列のプラズマ源）を用いて薄膜を堆積するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間プラズマ増強原子層堆積は、原子層堆積／エピタキシ性能と、反応ゾーンを通した基板の移動によってもたらされる生産性との組み合わせを提供する。これは通常、基板がプラズマゾーンに出入りするときに、基板の一部のみがプラズマに曝露されるような基板のプラズマゾーンへの出入りを含む。基板全域にわたって電荷が蓄積するので、この部分的な曝露は、敏感なデバイスに電荷関連の損傷をもたらす可能性がある。
【０００３】
したがって、基板全体を同時にプラズマにさらすための装置及び方法が当技術分野において必要とされる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の１つ又は複数の実施形態は、個々のプラズマ源のアレイを有するプラズマ処理領域を有するガス分配アセンブリを備える処理チャンバを対象とする。基板支持体は、ガス分配アセンブリに隣接する少なくとも１つの基板を支持し移動させる。コントローラが、個々のプラズマ源のアレイと基板支持体とに結合される。コントローラは、少なくとも１つの基板の位置をモニタし、個々のプラズマ源に電力を供給する又は無効にするように構成される。
【０００５】
本開示の更なる実施形態は、個々のプラズマ源のアレイを有する熱処理領域及びプラズマ処理領域を含む円形ガス分配アセンブリを含む処理チャンバを対象とする。プラズマ処理領域は、円の約半分以上を含む。個々のプラズマ源の各々は、約１ｃｍから約５ｃｍの範囲の独立した幅を有する。サセプタアセンブリは、円形ガス分配アセンブリに隣接して配置され、複数の基板を支持するための複数の凹部を有する上面を有する。サセプタアセンブリは、ガス分配アセンブリに隣接する弓形経路内で基板を移動させるために、中心軸の周囲を回転可能である。コントローラが、個々のプラズマ源のアレイとサセプタアセンブリとに結合される。コントローラは、サセプタアセンブリの凹部の位置をモニタし、かつ個々のプラズマ源のそれぞれに電力を供給するか又は電力を無効にするように構成される。コントローラは、基板がプラズマ処理領域に完全に入った後に、基板の上の個々のプラズマ源に電力を供給し、経路に沿って基板の前方の個々のプラズマ源に電力を供給し、基板が経路に沿って移動する際に、基板の後ろの個々のプラズマ源への電力を無効にするように構成される。
【０００６】
本開示の更なる実施形態は、個々のプラズマ源のアレイを有するプラズマ処理領域を含むガス分配アセンブリに隣接して位置する基板支持体の上に基板を配置することを含む処理方法を対象にする。個々のプラズマ源のアレイに対する基板の位置がモニタされる。基板に隣接する個々のプラズマ源は、移動中に電力が供給され、基板全体が同時にプラズマに曝露され、基板に隣接していない個々のプラズマ源への電力を無効にする。
【０００７】
本開示の上述の特徴を詳しく理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態の一部は添付する図面に示される。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、添付図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の１つ又は複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの断面図を示す。
【図２】本開示の１つ又は複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの部分斜視図を示す。
【図３】本開示の１つ又は複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図４】本開示の１つ又は複数の実施形態による、バッチ処理チャンバ内で使用するためのくさび形ガス分配アセンブリの一部の概略図を示す。
【図５】本開示の１つ又は複数の実施形態によるバッチ処理チャンバの概略図を示す。
【図６】本開示の１つ又は複数の実施形態による処理チャンバの断面図を示す。
【図７】本開示の１つ又は複数の実施形態によるプラズマ源の断面図を示す。
【図８】ＡからＣは、本開示の１つ又は複数の実施形態によるプラズマ源のアレイの概略図を示す。
【図９】ＡからＥは、本開示の１つ又は複数の実施形態による使用中の線形プラズマ処理領域の概略図を示す。
【図１０】Ａ及びＢは、本開示の１つ又は複数の実施形態による使用中のプラズマ処理領域の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示のいくつかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示が下記の説明において明記される構成又はプロセスステップの詳細事項に限定されないことを理解すべきである。本開示は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実践又は実行可能である。
【００１０】
本明細書で使用される「基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」とは、製造プロセス中にその上に膜処理が実施される、任意の基板又は基板上に形成された任意の材料面を指す。例えば、その上で処理が実施可能である基板表面は、用途に応じて、ケイ素、酸化ケイ素、歪みシリコン、シリコンオンインシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ：ＳＯＩ）、炭素がドープされた酸化ケイ素、アモルファスシリコン、ドープされたケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイアなどの材料、並びに金属、金属窒化物、金属合金、及びその他の導電性材料といった他の任意の材料を含む。基板は、半導体ウエハを含むが、それに限定されない。基板表面を研磨、エッチング、還元、酸化、ヒドロキシル化、アニール及び／又はベークするために、基板は前処理プロセスにさらされることがある。本開示では、基板自体の表面に直接的に膜処理を行うことに加えて、開示された膜処理ステップのうちの任意のものが、より詳細に後述されるように、基板に形成された下層で実施されることもあり、「基板表面（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）」という用語は、文脈が示すように、このような下層を含むことを意図している。したがって、例えば基板表面上に膜／層又は部分的な膜／層が堆積している場合には、新たに堆積した膜／層の露出面が基板表面になる。
【００１１】
この明細書及び付随する特許請求の範囲で使用される際に、「前駆体（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）」、「反応体（ｒｅａｃｔａｎｔ）」、「反応性ガス（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｇａｓ）」などの用語は、基板表面と反応しうる任意のガス種を指すために、互換可能に使用される。
【００１２】
図１は、ガス分配アセンブリ１２０（インジェクタ又はインジェクタアセンブリとも称される）とサセプタアセンブリ１４０とを含む、処理チャンバ１００の断面を示す。ガス分配アセンブリ１２０は、処理チャンバ内で使用される任意の種類のガス供給デバイスである。ガス分配アセンブリ１２０は、サセプタアセンブリ１４０に面する正面１２１を含む。正面１２１は、サセプタアセンブリ１４０に向けてガスの流れを供給するための任意の数の又は様々な開口を有しうる。ガス分配アセンブリ１２０はまた、外側エッジ１２４も含み、外側エッジ１２４は、図示された実施形態では、実質的に円形である。
【００１３】
使用される具体的な種類のガス分配アセンブリ１２０は、使用されている特定のプロセスに応じて変化しうる。本開示の実施形態は、サセプタとガス分配アセンブリとの間の間隙が制御される任意の種類の処理システムと共に使用することができる。様々な種類のガス分配アセンブリ（例えば、シャワーヘッドなど）を採用することができるが、本開示の実施形態は、複数の実質的に平行なガスチャネルを有する空間的ガス分配アセンブリを用いると、特に有用でありうる。この明細書及び付随する特許請求の範囲で使用されるように、「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ）」という用語は、ガスチャネルの長手方向軸が大体同じ方向に延びることを意味する。ガスチャネルの平行度には若干の不完全性があってもよい。二元反応では、複数の実質的に平行なガスチャネルは、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡのチャネル、少なくとも１つの第２反応性ガスＢのチャネル、少なくとも１つのパージガスＰのチャネル、及び／又は少なくとも１つの真空Ｖのチャネルを含むことができる。第１の反応性ガスＡのチャネル（複数可）、第２反応性ガスＢのチャネル（複数可）、及び、パージガスＰのチャネル（複数可）から流れるガスは、ウエハの上面に向けられる。ガス流の一部は、ウエハの表面にわたって水平に移動し、パージガスＰのチャネル（複数可）を通って処理領域から出る。基板がガス分配アセンブリの一方の端部から他方の端部まで移動することで、基板は処理ガスの各々に順に曝露され、基板表面上に層が形成されることになる。
【００１４】
いくつかの実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、単一のインジェクタユニットで作製された剛性の静止本体である。１つ又は複数の実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、図２に示すように、複数の個別セクタ（例えば、複数のインジェクタユニット１２２）で構成される。単片の本体又は複数セクタの本体のいずれであっても、説明される本開示の様々な実施形態と共に使用することができる。
【００１５】
サセプタアセンブリ１４０は、ガス分配アセンブリ１２０の下に配置される。サセプタアセンブリ１４０は、上面１４１と、上面１４１における少なくとも１つの凹部１４２とを含む。サセプタアセンブリ１４０は、底面１４３及びエッジ１４４も有する。凹部１４２は、処理されている基板６０の形状及びサイズに応じて、任意の適した形状及びサイズとすることができる。図１に示す実施形態では、凹部１４２は、ウエハの底部を支持するための平らな底部を有しているが、凹部の底部は変化しうる。いくつかの実施形態では、凹部は、凹部の外周エッジの周辺に、ウエハの外周エッジを支持するようサイズ決定される段差領域を有する。ウエハの外周エッジの、この段差によって支持される分量は、例えば、ウエハの厚さ、及びウエハの裏側に既にある特徴の存在に応じて変動しうる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、図１に示すように、サセプタアセンブリ１４０の上面１４１における凹部１４２は、凹部１４２内で支持される基板６０が、サセプタ１４０の上面１４１と実質的に同一平面の上面６１を有するように、サイズ決定される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際に、「実質的に同一平面」という用語は、ウエハの上面とサセプタアセンブリの上面が、±０．２ｍｍ以内で同一平面にあることを意味する。ある実施形態では、上面は、０．５ｍｍ、±０．４ｍｍ、±０．３５ｍｍ、±０．３０ｍｍ、±０．２５ｍｍ、±０．２０ｍｍ、±０．１５ｍｍ、±０．１０ｍｍ又は±０．０５ｍｍ以内で同一平面にある。
【００１７】
図１のサセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０を上昇させ、下降させ、かつ回転させることが可能な支持ポスト１６０を含む。サセプタアセンブリは、支持ポスト１６０の中心内にヒータ又はガスライン若しくは電子部品を含みうる。支持ポスト１６０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の間隙を広げたり狭めたりして、サセプタアセンブリ１４０を適切な位置へと移動させる、主たる手段でありうる。サセプタアセンブリ１４０は、サセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間に所定の間隙１７０を創出するためにサセプタアセンブリ１４０に対してマイクロ調整を行うことができる、微調整アクチュエータ１６２も含みうる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、間隙１７０の距離は、約０．１ｍｍから約５．０ｍｍの範囲内、又は約０．１ｍｍから約３．０ｍｍの範囲内、又は約０．１ｍｍから約２．０ｍｍの範囲内、又は約０．２ｍｍから約１．８ｍｍの範囲内、又は約０．３ｍｍから約１．７ｍｍの範囲内、又は約０．４ｍｍから約１．６ｍｍの範囲内、又は約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲内、又は約０．６ｍｍから約１．４ｍｍの範囲内、又は約０．７ｍｍから約１．３ｍｍの範囲内、又は約０．８ｍｍから約１．２ｍｍの範囲内、又は約０．９ｍｍから約１．１ｍｍの範囲内であるか、或いは約１ｍｍである。
【００１９】
図に示す処理チャンバ１００は、内部でサセプタアセンブリ１４０が複数の基板６０を保持できるカルーセル型チャンバである。図２に示すように、ガス分配アセンブリ１２０は、複数の別個のインジェクタユニット１２２を含んでよく、各インジェクタユニット１２２は、インジェクタユニットの下方でウエハが移動するにつれてウエハ上に膜を堆積させることが可能である。サセプタアセンブリ１４０上の、ほぼ対向している両側に配置された、２つのパイ型インジェクタユニット１２２が図示される。インジェクタユニット１２２のこの数は、例示目的のためだけに示される。より多い又はより少ない数のインジェクタユニット１２２を含むことができると理解されよう。いくつかの実施形態では、サセプタアセンブリ１４０の形状に一致する形状を形成するのに十分な数のパイ型インジェクタユニット１２２が存在する。いくつかの実施形態では、個々のパイ型インジェクタユニット１２２の各々は、他のインジェクタユニット１２２のいずれにも影響を与えることなく、個別に移動し、取り外され、かつ／又は交換されうる。例えば、ロボットがサセプタアセンブリ１４０とガス分配アセンブリ１２０との間の領域にアクセスして、基板６０を搬入／搬出できるようにするために、１つのセグメントが上昇しうる。
【００２０】
複数のウエハが同じプロセスフローを経るようにこれら複数のウエハを同時に処理するために、複数のガスインジェクタを有する処理チャンバを使用することができる。例えば、図３に示すように、処理チャンバ１００は、４つのガスインジェクタアセンブリ及び４つの基板６０を有する。処理開始時に、基板６０をインジェクタアセンブリ３０の間に配置することができる。サセプタアセンブリ１４０を４５°回転させる１７と、ガス分配アセンブリ１２０の間にある各基板６０は、ガス分配アセンブリ１２０の下に点線円で示されるように、膜堆積のためにガス分配アセンブリ１２０に移動することになる。さらに４５°回転させると、基板６０は、インジェクタアセンブリ３０から離れるように移動するだろう。基板６０とガス分配アセンブリ１２０とは、数が同じであっても、異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、処理されているウエハの数は、存在するガス分配アセンブリと同じ数になる。１つ又は複数の実施形態では、処理されているウエハの数は、ガス分配アセンブリの数の分数又は整数倍になる。例えば、４つのガス分配アセンブリが存在する場合、４ｘの処理されているウエハが存在し、ここでｘは１以上の整数値である。例示的な実施形態では、ガス分配アセンブリ１２０は、ガスカーテンによって分離された８つの処理領域を含み、サセプタアセンブリ１４０は、６つのウエハを保持することができる。
【００２１】
図３に示す処理チャンバ１００は、実現可能な一構成を表しているにすぎず、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではない。ここでは、処理チャンバ１００は、複数のガス分配アセンブリ１２０を含む。図示する実施形態では、処理チャンバ１００の周囲に均等に離間した４つのガス分配アセンブリ（インジェクタアセンブリ３０とも称される）が存在する。図示する処理チャンバ１００は八角形であるが、これは実現可能な一形状であり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではないことを当業者は理解するだろう。図示するガス分配アセンブリ１２０は台形であるが、単一の円形構成要素とすることができ、又は、図２に示すもののように、複数のパイ型セグメントで構成することもできる。
【００２２】
図３に示す実施形態は、ロードロックチャンバ１８０、又はバッファステーションのような補助チャンバを含む。このチャンバ１８０は、例えば基板（基板６０とも称される）がチャンバ１００に搬入／チャンバ１００から搬出できるようにするため、処理チャンバ１００の側面に結合される。サセプタ上に基板を移動させるために、チャンバ１８０内にウエハロボットが配置されてもよい。
【００２３】
カルーセル（例えば、サセプタアセンブリ１４０）の回転は、連続的であっても、間欠的（非連続的）であってもよい。連続処理において、ウエハは、インジェクタの各々に順に曝露されるよう常に回転している。非連続処理において、ウエハは、インジェクタ領域に移動して停止し、次いで、インジェクタ間の領域８４に移動して停止することができる。例えば、カルーセルは、ウエハがインジェクタ間領域からインジェクタを越えて移動し（又は、インジェクタに隣接して停止し）、カルーセルが再度停止できる次のインジェクタ間領域へと続いて移動するよう回転することができる。インジェクタ間で停止することにより、各層の堆積と堆積との間に、追加の処理ステップ（例えばプラズマへの曝露）のための時間が提供されうる。
【００２４】
図４は、インジェクタユニット１２２と称されうる、ガス分配アセンブリ２２０のセクタ又は一部分を示す。インジェクタユニット１２２は、個別に、又は他のインジェクタユニットと組み合わせて、使用することができる。例えば、図５に示すように、図４のインジェクタユニット１２２を４つ組み合わせて、単一のガス分配アセンブリ２２０を形成する。（分かりやすくするために、４つのインジェクタユニットを分ける線は図示されない。）図４のインジェクタユニット１２２は、パージガスポート１５５及び真空ポート１４５に加えて、第１の反応性ガスポート１２５と第２のガスポート１３５との両方を有しているが、インジェクタユニット１２２に、これらの構成要素の全てが必要なわけではない。
【００２５】
図４と図５との両方を参照すると、１つ又は複数の実施形態によるガス分配アセンブリ２２０は、複数のセクタ（又は複数のインジェクタユニット１２２）を備えてよく、各セクタは同一であるか又は異なっている。ガス分配アセンブリ２２０は、処理チャンバの中に配置され、ガス分配アセンブリ２２０の正面１２１に複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５を備える。複数の細長いガスポート１２５、１３５、１４５、１５５は、ガス分配アセンブリ２２０の内周エッジ１２３に隣接するエリアから外周エッジ１２４に隣接するエリアに向かって延びる。図示する複数のガスポートは、第１の反応性ガスポート１２５と、第２のガスポート１３５と、第１の反応性ガスポートと第２の反応性ガスポートの各々を取り囲む真空ポート１４５と、パージガス真空ポート１５５とを含む。
【００２６】
図４又は図５に示す実施形態を参照して、ポートは少なくとも内周領域周辺から少なくとも外周領域周辺まで延びると記述するとしても、ポートは、単に内側領域から外側領域まで半径方向に延びるだけではない可能性がある。ポートは、真空ポート１４５が反応性ガスポート１２５及び反応性ガスポート１３５を取り囲むように、接線方向に延びる可能性がある。図４及び図５に示す実施形態では、くさび形の反応性ガスポート１２５、１３５は、内周領域及び外周領域に隣接したエッジを含む全てのエッジで、真空ポート１４５によって取り囲まれる。
【００２７】
図４を参照すると、基板が経路１２７に沿って移動するにつれ、基板表面の各部分は、様々な反応性ガスに曝露される。経路１２７を辿ると、基板は、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第１の反応性ガスポート１２５、真空ポート１４５、パージガスポート１５５、真空ポート１４５、第２のガスポート１３５、そして真空ポート１４５に曝露される、すなわちそれらに「遭遇する（ｓｅｅ）」ことになる。ゆえに、図４に示す経路１２７の終わりでは、基板は、第１の反応性ガス１２５及び第２の反応性ガス１３５に曝露されて、層が形成される。図示されるインジェクタユニット１２２は、四分円となっているが、より大きい又はより小さいものである可能性もある。図５に示すガス分配アセンブリ２２０は、連続的に結合された図４の４つのインジェクタユニット１２２の組み合わせと見なすことができる。
【００２８】
図４のインジェクタユニット１２２は、反応性ガス同士を分離させるガスカーテン１５０を示す。「ガスカーテン（ｇａｓ  ｃｕｒｔａｉｎ）」という用語は、反応性ガスを混合しないように分離させるガス流又は真空の任意の組み合わせを説明するために使用される。図４に示すガスカーテン１５０は、真空ポート１４５の第１の反応性ガスポート１２５に隣接する部分、中間のパージガスポート１５５、及び、真空ポート１４５の第２のガスポート１３５に隣接する部分を含む。このガス流と真空との組み合わせは、第１の反応性ガスと第２の反応性ガスとの気相反応を防止する又は最少化するために使用することができる。
【００２９】
図５を参照すると、ガス分配アセンブリ２２０からのガス流と真空との組み合わせは、複数の処理領域２５０への分離を形成する。処理領域は、２５０の間のガスカーテン１５０を用いて、個々のガスポート１２５、１３５の周りに大まかに画定される。図５に示す実施形態は、８つの別個のガスカーテン１５０を間に有する、８つの別個の処理領域２５０を構成する。処理チャンバは、少なくとも２つの処理領域を有することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０、１１、又は１２の処理領域が存在する。
【００３０】
処理中に、基板は、どの所与の時点においても２つ以上の処理領域２５０に曝露されうる。しかし、異なる処理領域に曝露される部分は、その２つを分離するガスカーテンを有することになる。例えば、基板の前方エッジが第２のガスポート１３５を含む処理領域に入る場合、基板の中間部分はガスカーテン１５０の下にあり、かつ、基板の後方エッジは第１の反応性ガスポート１２５を含む処理領域内にあることになる。
【００３１】
処理チャンバ１００に結合された、例えばロードロックチャンバでありうるファクトリインターフェース２８０が図示される。参照のフレームを提供するために、基板６０は、ガス分配アセンブリ２２０に重ね合わせて図示される。基板６０は、ガス分配プレート１２０の正面１２１の近くに保持されるよう、サセプタアセンブリ上に置かれることが多い。基板６０は、ファクトリインターフェース２８０を介して、処理チャンバ１００内の基板支持体又はサセプタアセンブリ上に搬入される（図３参照）。処理領域の中に配置された基板６０が図示されうるが、それは、この基板が、第１の反応性ガスポート１２５に隣接し、かつ２つのガスカーテン１５０ａ、１５０ｂの間に位置するからである。基板６０を経路１２７に沿って回転させることにより、この基板は、処理チャンバ１００の周りを反時計回りに移動することになる。ゆえに、基板６０は、第１の処理領域２５０ａから第８の処理領域２５０ｈまでの処理領域に曝露されることになり、第１の処理領域と第８の処理領域との間に全ての処理領域が含まれる。
【００３２】
本開示の実施形態は、複数の処理領域２５０ａ−２５０ｈを有し、各処理領域がガスカーテン１５０によって隣接する領域から分離された処理チャンバ１００を含む処理方法を対象とする。例えば、図５に処理チャンバが示される。処理チャンバ内のガスカーテンと処理領域の数は、ガス流の配置に応じて、任意の適した数とすることができる。図５に示す実施形態は、８つのガスカーテン１５０と８つの処理領域２５０ａ−２５０ｈとを有する。
【００３３】
本開示の実施形態は、基板が移動している間に、プラズマを基板全体にわたって同時にオン又はオフにできるようにする。本開示のいくつかの実施形態は、個別に又はゾーン内で電力供給することができるｎｎアレイプラズマ源（複数の電極）を含む。いくつかの実施形態の基板移動機構は、各基板に対する正確な位置フィードバックシステムを有する。
【００３４】
いくつかの実施形態によれば、基板がアレイ下の領域に完全に入った後、基板全体を覆っている源が一度に点火する。基板が移動すると、位置情報がプラズマアレイコントローラに伝達され、プラズマアレイコントローラは、移動する基板のすぐ後ろにある電極をオフにしながら、移動する基板のすぐ前にあるプラズマ源に点火する。次の基板が完全にアレイの下にくると、プラズマが再び点灯する。同様に、処理領域から出る途中で、基板の前方エッジがプラズマアレイ領域を出る直前に、基板の表面全体にわたるアレイがすぐにオフになる。各基板は、プラズマアレイ領域に完全に入った後又は完全に出た後にそれぞれ、プラズマアレイ領域内にある間にプラズマクラウドを「追跡している（ｃｈａｓｉｎｇ）」と言うことができ、プラズマは基板全体でオン及びオフになる。
【００３５】
いくつかの実施形態では、プラズマアレイの配置は、線形若しくは円形又は他の任意の形状構成である。基板の動きは、一方向でも又は振動してもよい。プラズマアレイの長さ／サイズは、例えば、使用されるプラズマ曝露時間、処理チャンバ内の基板の数、及び／又は基板の移動速度に応じて変えることができる。
【００３６】
図６を参照すると、本開示の１つ又は複数の実施形態は、処理チャンバ６００を対象とする。処理チャンバは、上部６０２、底部６０４及び側面６０６を有する。処理チャンバ６００は、ガス分配アセンブリ６１０と基板支持体６３０とを含む。
【００３７】
ガス分配アセンブリ６１０は、熱処理領域６１２とプラズマ処理領域６１４を有することができる。熱処理領域６１２において、１つ又は複数の反応性ガスを、ポート６１３を通して処理チャンバ６００の処理領域６０１に流すことができる。処理領域６０１は、基板６１１とガス分配アセンブリ６１０との間の空間として画定される。図示された実施形態では、ガス分配アセンブリ６１０は、その中央にプラズマ処理領域６１４を有し、その両側に熱処理領域６１２を有する。２つの熱処理領域６１２が示されているが、当業者は、存在する熱処理領域が２つより多くても少なくてもよいことを理解するだろう。いくつかの実施形態では、熱処理領域６１２は、少なくとも１つのガスカーテン６１５によってプラズマ処理領域６１４から分離される。ガスカーテン６１５は、プラズマ処理領域６１４を熱処理領域６１２から分離するガス状境界を形成するための不活性ガス及び／又は真空ポートの任意の組み合わせとすることができる。
【００３８】
処理チャンバ６００は、ガス分配アセンブリ６１０に隣接する位置で処理チャンバ６００を通して１つ又は複数の基板６１１を動かすことができる任意の構成要素又は構成要素の組み合わせとすることができる基板支持体６３０を含む。
【００３９】
ガス分配アセンブリ６１０は、プラズマ処理領域６１４内に個々のプラズマ源６２０のアレイを含む。個々のプラズマ源６２０の各々は、処理領域６０１内にプラズマを発生させることができる任意の適切なプラズマ源とすることができる。
【００４０】
図７は、本開示の１つ又は複数の実施形態による個々のプラズマ源６２０の一例の断面図を示す。図示された源６２０は概して円筒形状を有するが、源６２０の形状は任意の適切な形状とすることができることを当業者は理解するだろう。
【００４１】
図示された源６２０は、高温電極６６２を内部に含むハウジング６６１を有する。ハウジング６６１と高温電極６６２との間に電気的接触がないように、ハウジング６６１は高温電極６６２から離間されているので、ハウジング６６１は、高温電極６６２を通って流れる電流の戻り経路として機能することができる。支持構造６６３は、構成要素間に電気経路を設けることなく、高温電極６６２とハウジング６６１の両方に接触することができる。支持構造体６６３は、誘電体を含むがこれに限定されない任意の適切な材料から作ることができる。高温電極６６２に電力を供給し、ハウジング６６１に戻り経路を提供するために、コネクタ６６５は、源６２０上に配置することができる。コネクタ６６５は、電力ケーブル（図示せず）を同軸ケーブルとすることができるように、同軸接続として構成することができる。
【００４２】
高温電極６６２とハウジング６６１、又は他の戻り電極との間の距離は、任意の適切な距離とすることができる。図示された実施形態では、高温電極６６２からハウジング６６１までの距離は、ハウジング６６１の周囲で実質的に同じである。高温電極６６２と戻り経路との間の距離を一定に保つことは、源６２０内に均一なプラズマを提供するのに役立ちうる。いくつかの実施形態では、高温電極６６２の形状は、ハウジング６６１の形状、又はハウジング６６１がない場合には対極板の形状と実質的に同じである。例えば、正方形ハウジングは、正方形電極を有してもよく、又は六角形ハウジングは、六角形電極を有してもよい。
【００４３】
源６２０の底部にある開口６６７により、ハウジングのキャビティ６６８内のガス種を処理チャンバ６００の処理領域６０１に流すことができるようにする。開口６６７の幅は、プラズマ源６２０の幅を画定するために使用することができ、開口６６７の中心を通る想像上の線分によって結合されたハウジングの周囲上の点間の平均距離として測定される。いくつかの実施形態では、源６２０の幅は、約１ｃｍから約５ｃｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、源６２０の幅は、約１．５ｃｍから約４．５ｃｍの範囲内、又は約２ｃｍから約４ｃｍの範囲内、又は約２．５ｃｍから約３．５ｃｍの範囲内である。
【００４４】
個々のプラズマ源６２０は、プラズマを生成するために使用される任意の適切なシステムによって電力供給することができる。例えば、いくつかの実施形態では、源６２０は、ＲＦ又はマイクロ波エネルギーによって電力供給される。
【００４５】
プラズマ源６２０の間隔及びサイズは、これらの源を利用可能な空間に詰めるために変えることができる。例えば、図８Ａは、変化する間隔を有する円形源６２０を有する実施形態を示す。基板６１１は、源６２０の形状及び被覆を説明するために示される。図８Ｂは、プラズマ処理領域６１４を形成するために六角形の源６２０が詰められている別の実施形態を示す。図８Ｃは、プラズマ処理領域６１４を形成するように配置された異なるサイズの源がある別の実施形態を示す。複数の大きな源６２０ａは、複数の小さな源６２０ｂと共に点在する。
【００４６】
コントローラ６５０は、個々の源６２０のアレイ及び基板支持体６３０に結合される。コントローラは、個々の源６２０に対する基板支持体６３０の位置をモニタするように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ６５０は、基板支持体６３０の位置をモニタすることに加えて、基板支持体６３０の移動を制御するように構成される。
【００４７】
コントローラ６５０は、個々の源６２０の各々に結合されているので、各源６２０は、独立して電力が供給されてもされなくても（すなわち、無効にされても又はオフにされても）よい。いくつかの実施形態では、コントローラ６５０は、複数の源６２０を含むゾーンを制御するように構成される。
【００４８】
図９Ａ−図９Ｅは、本開示の１つ又は複数の実施形態による線形プラズマ処理領域６１４を示す。線形プラズマ処理領域６１４は、例えば、図６に示す線形処理チャンバ６００内で使用することができる。処理領域６１４は、第１の端部６７１と第２の端部６７２とを有する。
【００４９】
プラズマ処理領域６１４の１つの可能な用途を説明するために、基板６１１を支持する基板支持体６３０が示される。プラズマ処理領域６１４の他の用途は、当業者によって想定されることができ、本開示の範囲内である。記載された実施形態は、単に１つの可能な用途の代表例である。基板支持体６３０の位置は、コントローラが基板支持体６３０及びその上に配置されうる任意の基板６１１の位置を知るようにモニタされる。
【００５０】
図９Ａは、基板支持体６３０及び基板６１１がプラズマ処理領域６１４の第１の端部６７１に配置される初期位置を示す。この時点で、コントローラ（図示せず）は、プラズマ源６２０のいずれにも電力を供給していないので、プラズマ源６２０のいずれも点火されない。基板６１１に関して説明しているが、システムは、基板６１１がその上に配置されているか否かにかかわらず、基板支持部６３０の位置をモニタすることができると理解されよう。
【００５１】
図９Ｂでは、基板支持体６３０は、プラズマ処理領域６１４の下で基板６１１を移動させ、基板６１１全体又は基板を支持する大きさの凹部が源６２０に隣接して配置されるようにする。図９Ｃに示すように、基板６１１がプラズマ処理領域６１４に完全に入ると、コントローラは、基板６１１上に配置された個々のプラズマ源６２０に電力を供給する。コントローラ６５０は基板支持体６３０の位置を知っているので、コントローラ６５０はまた、基板又は基板支持体上に配置された基板を支持するように構成された基板支持体内の凹部の位置も分かる。コントローラ６５０が基板支持体６３０及び／又は基板６１１の位置を知っていると、コントローラ６５０は、それに隣接するプラズマ源６２０のみを点火し、それに隣接するプラズマ６１９を生成することができる。
【００５２】
図９Ｄに示すように、基板支持体６３０は、プラズマ処理領域６１４の第１の端部６７１から第２の端部６７２に向かう経路に沿って移動する。移動中、コントローラ６５０は、基板支持体６３０の位置をモニタし、基板の経路に沿って個々のプラズマ源６２０を点火する。基板支持体６３０が経路に沿って移動するとき、コントローラは、基板の背後の個々のプラズマ源６２０への電力を無効にすることもできる。このようにして、プラズマ６１９は、プラズマ処理領域６１４の長さに沿って移動する。
【００５３】
いくつかの実施形態では、図６を参照すると、基板支持体６３０は、第１の端部でドア６０８ａを通って処理チャンバ６００に入り、プラズマ処理領域６１４に隣接する位置を含む処理チャンバ６００を通って移動し、第２の端部のドア６０８ｂを通って処理チャンバ６００を出る。通過する経路は、一方向、双方向、又はハイブリッド経路とすることができる。
【００５４】
図６Ｅに示す実施形態では、基板支持体６３０は、第１の端部６７１でプラズマ処理領域６１４に入り、第２の端部６７２に向かって移動する。各基板支持体６３０がプラズマ処理領域６１４に入ると、コントローラ６５０は、基板に隣接するプラズマ６１９を点火する。例えば、図６Ｅは、プラズマ処理領域６１４の長さに沿って移動する３つの別々のプラズマを示す。
【００５５】
いくつかの実施形態において、基板支持体６３０は、第１の端部６７１から第２の端部６７２までプラズマ処理領域６１４を通って前後に移動する。前後に通過する回数は、例えば、プラズマ処理領域６１４の長さ、移動速度、及びターゲットプラズマ露出により決めることができる。いくつかの実施形態では、基板支持体６３０は、同じ端部でプラズマ処理領域６１４を出入りする。
【００５６】
前後への移動は、端から端までプラズマ処理領域６１４の全長にわたってもよく、又は振動的に行われてもよい。例えば、基板支持体６３０は、ある量だけ前方に移動し、続いていくらか後方に移動し、次いで更に前方に移動してもよい。このようにして、基板支持体６３０は、ある第１の距離だけ前方に、第２の距離だけ後方に移動し、次いでプラズマ処理領域６１４の全長にわたって移動を繰り返すことができる。このハイブリッド振動の一方向移動では、プラズマ処理領域６１４の長さを変えることなく、基板は、より長い量の又はより多くのプラズマ６１９への曝露を受けることができる。この動きをモニタ及び／又は制御するコントローラ６５０は、動きと一致するように個々のプラズマ源６２０又はゾーンを点火し無効にすることができる。
【００５７】
基板支持体６３０がプラズマ処理領域６１４を出ると、コントローラ６５０は、基板がプラズマ処理領域を離れる前に、基板支持体に隣接する個々のプラズマ源を無効にする。基板がプラズマ処理領域を離れる前に基板上方のプラズマ源を無効にすることは、基板の他の部分が露出されていない間に、基板の一部がプラズマに露出されることになる可能性を最小にする。
【００５８】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、円形処理チャンバが使用される本開示の別の実施形態を示す。円形の基板支持体６３０は、図１のものと同様のサセプタアセンブリでもよいが、一度に複数の基板６１１を支持し移動させることができる。基板は、回転量に応じて、完全な円の一部又は複数の完全な円の一部を含むことができる弓形経路を移動する。
【００５９】
図１０Ａでは、基板６１１ａは、基板の一部が熱処理領域６１２内にあり、一部がプラズマ処理領域６１４内にあるように配置される。基板６１１ａ上に点火されるプラズマ源６２０はない。基板６１１ｂ、６１１ｃ、６１１ｄ、６１１ｅは、プラズマ処理領域６１４に隣接しており、基板に隣接する源６２０には、電力が供給され、各基板に隣接してプラズマ６１９が生成される。
【００６０】
基板６１１ｆは、完全に、プラズマ源６２０が全くない熱処理領域６１２内にある。他のガスポート、例えば反応性ガスポート、パージガスポート、真空ポートを熱処理領域６１２に配置して、基板６１１ｆを様々な反応性ガス及び不活性ガスに曝露することができる。例えば、図４のインジェクタユニット１２２は、プラズマ処理領域６１４でのプラズマ処理の前に、基板を第１の反応性ガス及び第２の反応性ガスに曝露するように、熱処理領域６１２を構成することができる。
【００６１】
図１０Ｂは、サセプタアセンブリ（基板支持体６３０）がある量だけ反時計回りに回転した後の図１０Ａと同じ処理チャンバを示す。図示された位置では、基板６１１ａはプラズマ処理領域６１４に完全に入り込み、コントローラ６５０が基板６１１ａに隣接するプラズマ源６２０に電力を供給することによって、プラズマ６１９が基板６１１ａに隣接して点火されている。基板６１１ｅは、プラズマ処理領域６１４を出て熱処理領域６１２内に移動し始めている。基板６１１ｅの全てがプラズマ処理領域６１４内にあるわけではないので、コントローラ６５０は、基板６１１ｅに隣接するプラズマ源６２０を無効にするか又はオフにしている。
【００６２】
プラズマ処理領域６１４によって占められるガス分配アセンブリの量は、例えば、実行されているプロセス及びガス分配アセンブリの長さに応じて変えることができる。いくつかの実施形態では、プラズマ処理領域が含むのは、ガス分配アセンブリの長さの２５％を超える。円形のガス分配アセンブリの長さ（図１０Ａのように）は、サセプタアセンブリ内の基板又は凹部の中心が完全な円形で動くように移動する距離である。いくつかの実施形態では、プラズマ処理領域が含むのは、ガス分配アセンブリの長さの３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％又は８０％を超える。
【００６３】
１つ又は複数の実施形態により、基板は、連続的に真空又は「ロードロック」の条件下にあり、１つのチャンバから次のチャンバに移動する時に周囲空気に曝露されない。移送チャンバは、このように真空下にあり、真空圧力下で「ポンプダウン（ｐｕｍｐｅｄ  ｄｏｗｎ）」される。不活性ガスが、処理チャンバ又は移送チャンバの中に存在しうる。いくつかの実施形態では、反応物質の一部又は全部を除去するために、不活性ガスがパージガスとして使用される。１つ又は複数の実施形態により、反応物質が堆積チャンバから移送チャンバ及び／又は追加の処理チャンバに移動することを防止するために、堆積チャンバの出口でパージガスが注入される。従って、不活性ガスの流れが、チャンバの出口でカーテンを形成する。
【００６４】
処理の間、基板を加熱又は冷却することができる。そのような加熱又は冷却は、基板支持体の温度を変化させること、及び基板表面へ加熱された又は冷却されたガスを流すことを含むがこれらに限定されない、任意の適切な手段により、達成することができる。いくつかの実施形態では、基板支持体は、伝導で基板温度を変化させるように制御することができるヒータ／クーラを含む。１つ又は複数の実施形態では、用いられているガス（反応性ガス又は不活性ガスのいずれか）が、基板温度を局所的に変化させるために、加熱又は冷却される。いくつかの実施形態では、基板温度を対流で変化させるために、ヒータ／クーラが、基板表面に隣接してチャンバ内部に置かれる。
【００６５】
基板はまた、処理の間、静止又は回転させることができる。回転する基板は、連続的に又は不連続なステップで、回転させることができる。例えば、基板は、処理全体を通して回転させてもよく、又は種々の反応性ガス又はパージガスへの曝露と曝露の間に、少量ずつ回転させることができる。処理の間に基板を（連続的又は段階的のいずれかで）回転させることは、例えば、ガス流の形状寸法における局所的な変動性の効果を最小にすることによって、より均一な堆積又はエッチングの生成に役立ちうる。
【００６６】
この明細書全体を通しての「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「ある実施形態（ｃｅｒｔａｉｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、「１つ又は複数の実施形態（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」、又は、「実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に対する言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。ゆえに、この明細書全体の様々な箇所での「１つ又は複数の実施形態では」、「ある実施形態では」、「一実施形態では」、又は「実施形態では」といった表現の表出は、本開示の同一の実施形態に必ずしも言及するわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ又は複数の実施形態において、任意の適した様態で組み合わされることがある。
【００６７】
本明細書の開示は特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は本開示の原理及び用途の例示にすぎないと理解すべきである。本開示の本質及び範囲から逸脱することなく、本開示の方法及び装置に対して様々な修正及び変形が実行可能であることが、当業者には明らかだろう。ゆえに、本開示は、付随する特許請求の範囲及びそれらの均等物に含まれる修正及び変形を含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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